[发明专利]一种高结晶度的聚乳酸材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高结晶度的聚乳酸材料，以质量分数计算，其原料组成包括90～95wt.％聚乳酸基质，5～10wt.％乳酸钙成核剂。本发明通过引入乳酸钙或是改性乳酸钙作为聚乳酸的结晶成核剂，增加与聚乳酸的相容性，同时提高高温稳定性，混合后形成三维网状结构，增强了系统的支撑力和耐久力，能提高系统的稳定性、强度、密实度和均匀度。而且通过乳酸钙在聚乳酸结晶过程中的异相成核作用，克服了聚乳酸在结晶过程晶核成核难、数量少的难题。

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料技术领域，更具体地，涉及一种高结晶度的聚乳酸材料及其制备方法。

背景技术

随着传统石油基塑料的滥用带来了严重的环境污染问题，人们开始寻找新型材料对其替代。聚乳酸作为一种环境友好材料，生物相容性好，同时具有优良的加工性能和力学性能，在生物医学、农业生产和石油开采等领域得到了广泛应用，有望成为传统塑料的替代品。然而，因为聚乳酸结晶性能差，直接或间接影响了聚乳酸的很多的基本性能，如脆性较大，同时成型加工性能差，往往需要对其进行改性处理以满足特定情形的应用需求。

聚乳酸结晶度低的主要原因是结晶过程中晶核难形成、晶核数量少等原因造成的。因此，我们可以通过加入成核剂，提高晶体生长过程中的晶核数量，进而提高聚乳酸的结晶性能。成核剂的质量直接决定了聚乳酸结晶的质量。目前，成核剂的种类有很多他，如碳酸钙、纤维素、滑石粉等，存在着分散性和不可降解等问题。而对成核剂的处理很多是通过表面接枝、表面酰化和表面醚化等，极大地破坏了其成核剂自身的性能，进而导致成核剂的可降解性、热稳定性等性能下降，而且这类的表面处理会引入有毒、不可降解的化学物质，破坏了聚乳酸的环保材料的本质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对聚乳酸结晶度低，性能较差的不足，提供一种高结晶度的聚乳酸材料。

本发明要解决的另一技术问题是一种高结晶度的聚乳酸材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种高结晶度的聚乳酸材料，以质量分数计算，其原料组成包括90～95wt.％聚乳酸基质，5～10wt.％乳酸钙成核剂。相较于其他成核剂而言，乳酸钙作为一种乳酸盐粒子，其填充在聚乳酸中，减少了带入其他杂质离子。乳酸钙粒径小、溶解度高、生理宽容性大，可以更好的分散在聚乳酸中，在结晶过程起到成核的效果，而且乳酸酸根可以直接被吸收代谢而无积留等优点，对人体没有副作用。

进一步地，所述乳酸钙成核剂为乳酸钙和海藻酸钠的复合成核剂；所述乳酸钙和海藻酸钠的质量比值为1：1～2，引入新型成核剂在聚乳酸结晶过程中起异相成核作用，异相成核使得结晶所需的晶核数量大大增多，从而使得聚乳酸结晶速度大大加快，但形成的聚乳酸晶体体积较小，使得聚乳酸分子具有微晶结构，因此，提高了聚乳酸的结晶度。

进一步地，所述高结晶度的聚乳酸材料还包括抗氧化剂。所述聚乳酸基质包括左旋聚乳酸和右旋聚乳酸。

进一步地，所述乳酸钙的粒径为10000目以上。

进一步地，所述乳酸钙包括L-乳酸钙及DL-乳酸钙。

根据上述高结晶度的聚乳酸材料提供其制备方法，制备步骤包括：

S1.干燥：将聚乳酸基质、乳酸钙成核剂干燥；

S2.制备熔融的聚乳酸：将聚乳酸在温度为转速为2～10n/min的密炼机中加热至熔融状态；

S3.熔融共混：将干燥好的乳酸钙成核剂按比例加入密炼机中，再提高密炼机转速至50n/min，与熔融聚乳酸共混10min，共混完成后，冷却，将制备好的聚乳酸复合材料取出，得到高结晶度的乳酸材料。

进一步地，所述乳酸钙成核剂制备步骤包括：

Y1.制备“胶体”成核剂：将海藻酸钠溶液与乳酸钙溶液混合，搅拌均匀，离心处理，过滤得到“胶体”成核剂；